ทำความรู้จักกับ SolidWorks Simulation

โปรแกรม SolidWorks เป็นโปรแกรมออกแบบ 3มิติ  ซึ่งใช้งานกันอย่างแพร่หลายทั้งในระดับการศึกษาและระดับอุตสาหกรรม  มีทั้งการข้อมูลในเวปไซต์ต่างๆ เช่น Youtube  มีการเรียนการสอนในมหาวิทยาลัย  มีสถานที่ที่จัดสอนโปรแกรมโดยเฉพาะ  และมีคนที่รับสอนนอกสถานที่  ทำให้โปรแกรม SolidWorks มีผู้ใช้จำนวนมากเพราะมีแหล่งศึกษาที่หาได้ง่าย  และสามารถฝึกใช้งานได้อย่างรวดเร็ว  แต่ยังมีคนจำนวนน้อยนักที่จะรู้ว่าโปรแกรม SolidWorks สามารถเพิ่มฟังชั่น Add-in เพื่อให้มีความสามารถอย่างอื่นนอกเหนือจากการวาดโมเดล 3มิติ  ฟังชั่น Simulation เองก็เป็นหนึ่งในฟังชั่น Add-in ที่มีอยู่มากมาย  ซึ่งเราจะมาทำความรู้จักกันว่า  SoildWorks Simulation สามารถทำอะไรได้บ้าง

ฟังชั่น Simulation ในโปรแกรม SolidWorks แบ่งหลักๆได้ 4 ชนิดคือ

1. Simulation  คือการวิเคราะห์ความแข็งแรงของโมเดล 3มิติ (Strength Analysis)  โดยใช้วิธี Finite Element Analysis (FEA) ในการคำนวณหาความแข็งแรง  ซึ่งจะมีโมดูลย่อยๆอีกหลายชนิดเพื่อให้ตอบโจทย์ความเสียหายที่มีได้หลากหลายรูปแบบดังต่อไปนี้

     - Linear Static  คือการวิเคราะห์ความเสียหายของชิ้นงานเมื่อได้รับแรงกระทำ  สามารถดูการรับแรง (Stress)ที่ตำแหน่งต่างๆของชิ้นงาน และดูการบิดงอ(Displacement)ได้

     - Frequency  คือการวิเคราะห์หาความถี่ธรรมชาติและ Mode Shape(ลักษณะหรือทิศทางของการสั่น)

     - Buckling  คือการวิเคราะห์ความเสียหายแบบโก่งเดาะ(ฺBuckling)  โดยแสดงผลในรูปของ Buckling Load Factor (คล้ายๆกับ Safety factor ที่บอกว่าชิ้นงานสามารถรับแรงได้อีกกี่เท่าจึงจะเกิดความเสียหาย)

     - Thermal  คือการวิเคราะห์การถ่ายเทความร้อน  สามารถวิเคราะห์ได้ทั้งการนำความร้อน  การพาความร้อน  และการแผ่รังสี

     - Fatigue  คือการวิเคราะห์ความล้าหรืออายุการใช้งานของชิ้นงาน  เมื่อชิ้นงานได้รับแรงกระทำซ้ำๆ

     - Drop Test  คือการวิเคราะห์การตกกระแทก  โดยสามารถกำหนดความสูงหรือความเร็วตอนชิ้นงานเกิดการกระแทกกับพื้น  กำหนดมุมตกกระแทก  และกำหนดค่าความแข็งของพื้นที่ชิ้นงานมากระแทกได้

     - Optimization คือการหาขนาดที่เหมาะสมของชิ้นงานด้วยโปรแกรม  สามารถกำหนดตัวแปรที่ต้องการเปลี่ยน เช่น ขนาดของชิ้นงาน เป็นต้น  กำหนดเงื่อนไข เช่น ต้องมี Safety factor มากกว่า 2  หรือมีการบิดงานไม่เกิน 1 mm เป็นต้น  และกำหนดเป้าหมายที่ต้องการ เช่น หาว่าชิ้นงานที่มีน้ำหนักเบาที่สุดคือเท่าไร  โดยโปรแกรมจะเปลี่ยนขนาดของชิ้นงานตามตัวแปรที่กำหนดโดยอัตโนมัติ  และหาชิ้นงานที่เบาที่สุดโดยที่ชิ้นงานตัวนั้นๆต้องผ่านเงื่อนไขของเราด้วย

     - Pressure Vessel  คือการวิเคราะห์ถังความดัน  โดยอ้างอิงกับมาตรฐาน ASME Code Section VII, Division 2, Appendix 4

     - Linear Dynamic  คือการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน  สามารถกำหนดการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้น  แล้วคำำนวณหา Stress หรือ Displacement ที่เกิดขึ้น ณ เวลาต่างๆได้

     - Non-linear คือการวิเคราะห์แบบไม่เชิงเส้นซึ่งมีได้ 3 แบบคือ  วัสดุไม่เชิงเส้น(Meterial non-linear) เช่น พลาสติก  ยาง เป็นต้น  มีการสัมผัสหรือการเคลื่อนที่มาชนกันระหว่างชิ้นงานประกอบ(Contact non-linear)  และชิ้นงานมีการบิดงอไปจากรูปเดิมมากๆ(Geometry non-linear)

2. Motion Analysis คือการวิเคราะห์งานที่เป็นระบบกลไกซึ่งมีการเคลื่อนไหวของชิ้นงาน  โดยอาจจะเคลื่อนไหวได้จากการใส่มอเตอร์  กระบอกสูบ  แรงโน้มถ่วง ฯลฯ  ผลลัพธ์ที่ได้คือการจำลองการทำงานของเครื่องจักรนั้นๆ รวมถึงความเร็ว  ความเร่ง  ทิศทางการเคลื่อนที่  กำลังมอเตอร์ที่ต้องใช้ ฯลฯ

3. Flow Simulation  คือการวิเคราะห์พฤติกรรมของของไหลที่ไหลผ่านโมเดล 3มิติ  โดยใช้วิธี Finite Volume ในการวิเคราะห์  ความสามารถของ Flow Simulation สามารถวิเคราะห์พฤติกรรมของของไหล เช่น ความเร็ว  ทิศทางการไหลความดัน  อุณหภูมิ  อัตราการไหล ความชื้น ฯลฯ  รวมถึงการวิเคราะห์ชิ้นงานที่มีการหมุน เช่น วิเคราะห์น้ำไหลผ่านปั๊ม  เป็นต้น

4. SolidWorks Plastic  คือการวิเคราะ์งานฉีดพลาสติก  เพื่อตรวจสอบว่าโมเดลที่ออกแบบมาสามารถนำไปฉีดพลาสติกได้จริงหรือไม่  หากเกิดปัญหา เช่น Air trap, Weld line, Sink mark, Warp ฯลฯ จะเกิดที่ตำแหน่งใด  ซึ่งช่วยให้เราทราบปัญหาที่จะเกิดและหาทางแก้ไขก่อนที่จะผลิตจริง